A UTILIZAÇÃO DE FONTES RENOVÁVEIS DE ENERGIA COMO ALTERNATIVA PARA OTIMIZAÇÃO DOS SISTEMAS CONTROLADORES DE PRESSÃO NO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA

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1 A UTILIZAÇÃO DE FONTES RENOVÁVEIS DE ENERGIA COMO ALTERNATIVA PARA OTIMIZAÇÃO DOS SISTEMAS CONTROLADORES DE PRESSÃO NO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA A redução de perdas no Sistema de distribuição de água potável no Brasil, configura entre as maiores dificuldades a serem vencidas para o avanço do setor, rumo à universalização. De acordo com SNIS, 2015 o Brasil perde em média 45% do volume de água tratada no processo de distribuição, sendo que a região Sudeste é a que apresenta menor número de perdas em média 35%, aumentando nas demais regiões sobretudo nas regiões Norte e Nordeste, chegando a 70% de perdas na Região Norte. Desta forma reduzindo-se as perdas, além de resultar em economia de recursos financeiros, possibilita uma maior oferta de água tratada a ser disponibilizada, podendo atender a um maior número de pessoas. Uma importante ferramenta nos programas de perdas na distribuição de água tratada é a Válvula Redutora de Pressão (VRP). Possibilitando a redução de pressões nos setores de abrangência, reduzindo muito significativamente as perdas devidas a vazamentos. A VRP retira energia do fluxo da água (pressão), isto é, ela recebe uma determinada pressão de água (montante) e após a passagem deste fluxo pela VRP a pressão de saída (jusante) é menor possibilitando o controle da pressão. Figura 1 Exemplo de operação da VRP ABES/AESabesp 1

2 Conforme a Figura 1 a pressão de montante (P1) é maior que a pressão de jusante (P2). No exemplo da figura o controle é feito por uma Válvula Piloto. Essa válvula envia um fluxo de água para a parte de cima da válvula (cabeça) fazendo com que o pistão se feche reduzindo a pressão da água. Com o desenvolvimento da utilização das VRP s no abastecimento foi verificada a necessidade de modulação desta pressão de jusante e surgiram aparelhos que a controlam. Dentre estes aparelhos existem os Aparelhos de Telemetria que além de controlar a pressão de jusante de uma VRP comunicam-se 24 horas por dia por meio da internet fornecida por um chip GSM, o mesmo utilizado na telefonia móvel. As informações fornecidas pelo aparelho podem ser visualizadas e monitoradas em centrais de controle, não sendo apenas informações de pressão, mas também podendo monitorar a vazão (quando instalado macromedidor). Um dos grandes desafios das empresas de Saneamento é fazer uso das mais modernas tecnologias existentes no mercado de forma a otimizar e agilizar seus processos, melhorando a qualidade do serviço prestado ao cliente, diminuindo custo operacional, e garantindo o uso sustentável dos recursos hídricos. O uso de telemetria para controle remoto das VRP s significa um grande avanço do ponto de vista de otimização da operação do Sistema de abastecimento, mas por outro lado aumenta os custos com fontes de energia elétrica e o impacto ambiental através da liberação de CO2 na atmosfera e da geração de resíduos. Outro problema do sistema de telemetria é o fato de o equipamento ficar locado no subsolo, dentro da caixa da VRP, sendo um complicador para a captação de sinal. Desta forma uma das dificuldades a serem vencidas consistia em garantir o funcionamento ininterrupto dos equipamentos de telemetria, fornecendo energia estabilizada, com garantia de reservação e economia de recursos através da redução dos gastos com fontes de energia para alimentação dos equipamentos, melhorando a captação de sinal, contribuindo para melhoria no desempenho sócio ambiental das empresas. Para solucionar as dificuldades verificadas, estudou-se o uso de energia solar através da instalação de painéis fotovoltaicos, responsáveis pela alimentação energética dos equipamentos, aproveitando-se o grande potencial brasileiro para geração de energia através da radiação solar, sendo possível elencar as seguintes vantagens para este uso: Redução de gastos com outras fontes de energia uma vez que a energia produzida pelos painéis e armazenadas em baterias suprem completamente a demanda de energia do equipamento, sendo capaz de produzir uma corrente estável, com menor risco de causar avarias aos equipamentos e portanto prolongando sua vida útil, trata-se de uma fonte renovável de energia e, que não produz impacto ambiental durante o seu uso e considerando que o impacto proveniente da fabricação dos 2 ABES/AESabesp

3 equipamentos é reduzido e controlado no processo, desta forma os painéis foram instalados em postes de 4,0 metros de comprimento, localizados ao lado das caixas dos equipamentos. Solucionando também a dificuldade de captação de sinal, a partir da instalação de antenas nas extremidades superiores dos postes dos painéis. Figuras 2 e 3 Painel Solar Bateria, controlador e disjuntor O funcionamento do painel solar ocorre da seguinte forma: o painel fotovoltaico reage à radiação solar, produzindo energia elétrica, também chamada energia fotovoltaica. A energia produzida alimenta os equipamentos de telemetria e o excedente é armazenado em uma bateria estacionária com dimensões próximas às das baterias de veículos possibilitando a alimentação dos equipamentos no período noturno e nos períodos de baixa incidência de radiação solar, conferindo total autonomia na alimentação elétrica dos equipamentos, sem necessidade de recorrer a outras fontes de energia. Os equipamentos de telemetria, normalmente são alimentados por energia elétrica da rede convencional, através de instalação de poste próximo à caixa da VRP, ou através de baterias de pequena capacidade internas. ABES/AESabesp 3

4 Figura 4 Desenho esquemático da composição do sistema Ao utilizar as baterias internas nos aparelhos de telemetria e comunicação com intervalo de 60 minutos a vida útil da bateria é de 6 a 12 meses. Caso este intervalo seja reduzido para 15 minutos, a vida útil da bateria interna passa a ser de 2 a 3 meses, a um custo que varia de R$ 450,00 de a R$ 3000,00, por sua vez, ao utilizar como fonte de energia o painel fotovoltaico, a energia produzida é armazenada em uma bateria estacionária cuja a durabilidade é de 2 a 3 anos com custo aproximado de R$ 230,00, considerando-se a média de preço das baterias, verifica-se uma economia de 75%. O restante dos aparelhos (painel, controlador, etc) tem durabilidade de 5 a 10 anos. Com a melhoria de disponibilidade de energia elétrica para os aparelhos de telemetria o intervalo de transferência de dados do equipamento pôde ser reduzido de 60 min. para 15 min., possibilitando maior volume e precisão nas informações, sem interrupções devido a quedas de energia. Da mesma forma que a elevação da antena de comunicação melhorou o sinal, que ficava em média em 50 dbm passando para 89 dbm (decibel miliwatt), sendo que quanto mais próximo a 100 dbm melhor a comunicação, passando a proporcionar melhor qualidade e regularidade de sinal com garantia da continuidade da informação e maior agilidade e assertividade na detecção de falhas na operação das VRP s. Quanto à necessidade de redução de perdas, houve uma redução do índice de perdas na distribuição de água tratada - IPDT de 382 lts/lig./dia em Janeiro/2017 para 364 lts/lig./dia em Dezembro/17 (uma redução de 7,4%), sendo que durante o ano foram implantados 8 painéis solares, essa redução deve-se à melhoria no sistema de telemetria,o que possibilitou a otimização da operação das VRP s, controlando as pressões dos seus respectivos setores, a partir da graduação das pressões de saída e da redução no período da madrugada quando o consumo diminui muito consideravelmente e consequentemente as pressões aumentam, mantendo o sistema somente carregado. 4 ABES/AESabesp

5 Dadas às informações concluímos que a solução adotada neste projeto apresenta grande vantagem dentre as utilizadas no mercado atual. Ela gera uma economia financeira às empresas que utilizam este tipo de equipamento aliada também a uma melhora na operação e utilização dos mesmos. Unido à estas melhorias é válido ressaltar a utilização de uma fonte de energia renovável trazendo um ativo intangível para a empresa que trabalha com saneamento, pois, as alternativas de energia limpa são alvo de grande procura atualmente. O projeto possui viabilidade econômico financeira e técnica justificando a ampla utilização do mesmo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. FADINI, P.S. Quantificação de carbono dissolvido em sistemas aquáticos, através da análise por injeção em fluxo. Campinas, Dissertação de mestrado-faculdade de Engenharia Civil-Universidade Estadual de Campinas, COMETTA, EMILIO. Energia solar (utilização e empregos práticos). Edição 2. Editora HEMUS, Spence, M. Energia Solar. Editora Imprensa São Paulo: Melhoramentos, Lorenzo, Eduardo et all. Electricidad solar - Ingenieria de Los Sistemas Fotovoltaicos Imprensa Espanha: Progensa, Tecnología para aprovechar la energía solar / Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (Viena). Entidade Autora: Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial Imprenta Nova York: Nações Unidas, TEKKEL, Equipamentos e Serviços Ltda Válvula redutora de pressão pilotada Link: Consultado em 07 de Janeiro de :36 hs. 7. NOZAKI, V. T. Análise do Setor do Saneamento Básico no Brasil. [s.l.] Universidade de São Paulo, PROGRAMA DAS NAÇÕES UNIDAS PARA O DESENVOLVIMENTO (PNUD). Acompanhando a agenda 2030 para o desenvolvimento sustentável. Brasilia: [s.n.]. 9. SEPE, P. M.; GOMES, S. Indicadores Ambientais e Gestão Urbana: Desafios Para a Construção da Sustentabilidade na Cidade de São Paulo. São Paulo: [s.n.]. 10. SOCIOAMBIENTAIS, I. Impactos socioambientais. p , [s.d.]. 11. SVMA, S. M. DO V. E DO M. A. Contexto histórico, político e institucional. p , [s.d.]. 12. SVMA, S. M. DO V. E DO M. A.; IPT, I. DE P. T. Panorama do Meio Ambiente Urbano - GEO Cidade de São Paulo. São Paulo: [s.n.]. ABES/AESabesp 5